Multispecies estimation of Bayesian priors for catchability trends and density dependence in the US Gulf of Mexico

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Abstract:

Fishery-dependent catch-per-unit-effort (CPUE) derived indices of stock abundance are commonly used in fishery stock assessment models and may be significantly biased due to changes in catchability over time. Factors causing time-varying catchability include density-dependent habitat selection and technology improvements such as global positioning systems. In this study, we develop a novel multispecies method to estimate Bayesian priors for catchability functional parameters. This method uses the deviance information criterion to select a parsimonious functional model for catchability among 10 hierarchical and measurement error models. The parsimonious model is then applied to multispecies data, while excluding one species at a time, to develop Bayesian priors that can be used for each excluded species. We use this method to estimate catchability trends and density dependence for seven stocks and four gears in the Gulf of Mexico by comparing CPUE-derived index data with abundance estimates from virtual population analysis calibrated with fishery-independent indices. Catchability density dependence estimates mean that CPUE indices are hyperstable, implying that stock rebuilding in the Gulf may be progressing faster than previously estimated. This method for estimating Bayesian priors can provide a parsimonious method to compensate for time-varying catchability and uses multispecies fishery data in a novel manner.

Les indices d’abondance des stocks dérivés des captures par unité d’effort (CPUE) basées sur le type de pêche sont couramment utilisés dans les modèles d’évaluation des stocks de pêche, mais ils peuvent être faussés de façon significative à cause des changements de capturabilité dans le temps. Les facteurs qui expliquent la variation temporelle de la capturabilité incluent la sélection d’habitat en fonction de la densité et les avances technologiques, telles que les systèmes de positionnement global. Nous mettons au point, dans notre étude, une méthode plurispécifique inédite pour estimer les a priori bayésiens pour les paramètres fonctionnels de capturabilité. La méthode utilise le critère d’information de la déviance afin de choisir un modèle fonctionnel parcimonieux de capturabilité parmi dix modèles hiérarchiques et modèles de mesures d’erreurs. Le modèle parcimonieux est alors appliqué aux données plurispécifiques, en excluant une espèce à la fois, afin d’obtenir des a priori bayésiens à utiliser pour chacune des espèces exclues. Nous utilisons la méthode pour estimer les tendances de capturabilité et la densité-dépendance pour sept stocks et quatre engins de pêche dans le golfe du Mexique en comparant les données des indices dérivés des CPUE aux estimations d’abondance d’une analyse de population virtuelle calibrée avec des indices indépendants des pêches. Les estimations de la densité dépendance de la capturabilité signifient que les indices CPUE sont hyperstables, ce qui implique que la reconstruction des stocks dans le golfe progresse peut-être plus rapidement qu’on ne le croyait antérieurement. Notre méthode pour l’estimation des a priori bayésiens fournit un mécanisme parcimonieux pour compenser la variabilité temporelle de la capturabilité et utilise les données de pêches plurispécifiques de manière inédite.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2010

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  • Published continuously since 1901 (under various titles), this monthly journal is the primary publishing vehicle for the multidisciplinary field of aquatic sciences. It publishes perspectives (syntheses, critiques, and re-evaluations), discussions (comments and replies), articles, and rapid communications, relating to current research on cells, organisms, populations, ecosystems, or processes that affect aquatic systems. The journal seeks to amplify, modify, question, or redirect accumulated knowledge in the field of fisheries and aquatic science. Occasional supplements are dedicated to single topics or to proceedings of international symposia.
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